隧道衬砌空洞的探地雷达图谱特征研究

探地雷达作为一种高效、先进的无损检测设备,能够对隧道衬砌实施连续扫描,获得形象直观的探测图像,在公路隧道衬砌空洞检测中获得了广泛的应用.然而,由于探地雷达在我国的应用时间还非常短暂以及雷达图谱的复杂性,因此探地雷达空洞图谱的辨识还存在一定的问题.据此,通过空洞模型实验和隧道衬砌空洞现场实验,研究了模型空洞和公路隧道衬砌实测空洞的探地雷达图谱特征.在对实验数据及图像进行全面分析和对比之后,得到空洞探地雷达图谱的特征,据此提高隧道衬砌空洞探地雷达图谱的判读精度.     

探地雷达技术在隧道衬砌质量检测中的应用

为检明隧道混凝土二次衬砌中的底界厚度、空洞、漏水、钢筋网变形等质量问题,利用探地雷达技术,通过对检测方法及工程检测实验的研究,进行隧道二次衬砌中雷达波形特征参数及检测结果评价,总结了隧道衬砌质量问题的雷达波形特征,验证检测方法的精度和可靠性.研究表明利用探地雷达可全面检明隧道衬砌中的质量缺陷,并具有无损、快速、广泛、精确等优点.     

采空区充填物探地雷达识别技术研究及应用

设计了一个由混凝土、矿粉和尾砂等材料制成的带空洞的实验模型.在模型的预留空洞中,分别充填水、砂、泥和空气进行了模拟实验,研究不同充填介质在探地雷达探测图像中表现出的特征及差异,进而辨别不同充填介质.论述了采空区探地雷达探测原理与方法,并通过在甘肃厂坝铅锌矿进行现场试验,分析、识别了采空区内充填物类型及状态.实践表明,应用探地雷达技术,可以高效、准确地探测采空区及其充填情况.     

基于正演模拟的地下典型目标体探地雷达图像特征分析与评价

目前探底雷达应用领域越来越广,但探底雷达剖面图的信息解译缺乏系统性的标准。本文论述了水平层状目标体,圆形目标体,矩形目标体,地下管道,局部含水层,石油污染物六种地下典型目标体模型正演模拟的图像特征。运用二维时域有限差分法构建污染场地中六种地下典型目标体的正演模型,并获得地下典型目标体雷达剖面图,进一步汇总在正演模拟剖面图中的各个典型目标体的图像识别特点,并分析雷达探测过程中多次波、绕射波等杂波的形成机理,最后通过石油烃污染场地的钻探资料验证实测探地雷达图形特征分析的准确性。本研究为实际工作中探地雷达的反射信号解译和地下目标体的识别提供了一定的理论依据。     

探地脉冲雷达回波信号波达方向估计方法的研究

估计探地脉冲雷达目标回波方向是探地雷达信号处理的一个重要内容，针对脉冲探地雷达回波信号的超宽带特点，提出了将探地雷达阵列信号经过高频带通滤波器分解成几个窄带信号后，再利用窄带子空间方法进行波达方向估计。通过对实验数据的处理发现，低频信号的分辨率较低，误差较大。在实际处理过程中，并不需要对所有频带信号进行处理，只需要用几个较高频率的窄带信号，就可以准确估计出超宽带脉冲探地雷达信号的回波方向。     

探地雷达在大型混凝土体质量检测中的应用

根据探地雷达的工作原理，提出了一种用于检测大型混凝土体（如桩基）质量的方法和关系式，通过实验模拟及工程应用，得出了很好的效果，这是探地雷达作为一种无损检测技术在工程应用领域的拓展     

基于改进空间平滑技术的ESPRIT探地雷达时延估计算法

该文针对探地雷达地下回波时延估计问题,在详细论述ESPRIT探地雷达时延估计数据预处理过程的基础上,提出一种基于改进空间平滑技术的ESRPIT探地雷达超分辨率时延估计算法。基于FDTD的层状模型仿真数据验证了所提算法的有效性和可靠性。     

探地雷达探测不同物性异常体响应特征研究

从麦克斯韦方程组出发,利用探地雷达技术和Yee氏空间网格模型理论的时域有限差分法,分别对空洞、金属、含水层等异常体响应特征进行了研究,采用Matlab软件编程进行数值模拟,对比不同物性异常体的响应特征,同时,进行物理模拟和野外实测实验,其结果与数值模拟相吻合.研究结果为探地雷达探测不同物性异常提供了理论依据.     

应用低频微波波段GPR测量土壤结构

结合在内蒙古包头地区和上海崇明岛地区的实验站点开展的实验工作,尝试性地提出了探地雷达用于刻画农田土壤剖面层位结构的方法.按照该方法在对探地雷达数据进行处理和分析之后,得到了沿测线的土壤结构细化剖面图,并与开挖剖面对比,结果吻合良好,表明采用探地雷达可以有效地探测土壤层位结构.     

探地雷达应用于植物粗根探测的研究进展

应用探地雷达开展植物粗根探测始于1999年,经过15年的验证与发展,其粗根探测的有效性和精度已在不同探测物种和不同实验条件下得以证实。作为一种非侵入性的地球物理探测手段,探地雷达探测粗根的方法不但克服了传统根系调查耗时费力且破坏性较大的限制,并使得野外大面积重复性粗根观测成为可能。近几年,探地雷达粗根探测在粗根雷达信号正演模拟方法的建立,影响粗根探测精度的敏感因素分析,粗根生物量反演方法的改进和根系三维结构的重建等方面取得了进展,完善了探地雷达探测粗根的方法和流程,拓展了非侵入性根系探测的研究范围。随着探地雷达系统、数据处理软件和雷达数据采集方式的进一步改进,探地雷达在根系探测领域必将展示出更大的潜力。     

基于改进马尔可夫随机场探地雷达有效信号提取方法

针对探地雷达图像背景含有大量噪声导致有效信号提取识别困难等问题,提出了一种基于改进马尔可夫随机场结合大津算法的探地雷达去噪的方法。该方法先使用大津算法,将探地雷达图像数据二值化,划分出前景和后景图像,后对图像使用改进马尔可夫随机场结合迭代条件模式算法(iterated conditional mode, ICM)进行降噪处理,得到只含有效信号的二值图。将二值图像与带噪图像结合比对,使用中值滤波法降噪,最后得到优化后的探地雷达图像。根据实验结果,该方法在探地雷达数据降噪和有效信号提取方面均具有较好的效果。同其他传统方法和原始马尔可夫随机场降噪方法相比,该方法在探地雷达各类评价方法中表现最优,具体表现为信号单道波波形对比中拟合度最高,峰值信噪比达52.528 1 dB,结构相似度为0.998 1。使用结合二值图像的滤波图像,可以使图像波形更清晰。因此,该方法在使用探地雷达进行探测、探伤工程项目中有一定实用价值。     

基于变分模态分解的探地雷达信号分析方法

将变分模态分解方法引入探地雷达信号处理中,针对探地雷达信号非平稳特征,利用变分模态分解原理建立探地雷达信号去噪方法。方法基于变分模态分解将雷达波信号分解为特征模态函数,再由样本熵决定高阶模态是否保留,实现白噪声去除。通过探地雷达Ricker子波和正演模型试验,检验该方法的正确性和有效性。与传统的小波变换、集成经验模态分解方法进行对比,研究探地雷达信号去噪效果,并将该方法用于分析实际工程探地雷达信号。研究表明,该方法能有效去除探地雷达信号中的噪声,在强干扰背景下,能获得高于20 d B的信噪比。     

探地雷达资料的高分辨去噪处理及应用

为提高探地雷达资料解释的精度,对探地雷达资料高分辨率去噪处理方法进行研究和探讨.结合二维滤波、预测反褶积和复信号分析等高分辨率处理方法,开发了高分辨率去噪处理模块,并对实际探地雷达记录进行去噪处理.通过处理前后的效果对比与分析,得到探地雷达资料进行去噪处理的最佳模块和最佳流程.     

复垦土壤盐分污染的微波无损探测及定量分析

为解决矿区复垦土壤盐分污染的快速动态监测的技术问题,采用搭建物理模型方法,运用探地雷达探测了不同水分系列下的不同程度盐分污染的复垦土壤.经过衰减计算和增益调整分析了微波信号变化规律,采用多元线性逐步回归的方法,建立复垦土壤盐分含量和容积含水量的数学模型,这使得复垦土壤的盐分污染的微波探测从定性化分析向定量化研究迈出了一步.     

探地雷达在地下顶管脱空检测中的应用效果分析

为了对顶管周围的脱空和密实情况进行探测,结合工程实例,采用探地雷达对水泥顶管和钢制顶管开展实践探测工作和试验性探测研究;同时,从理论上建立了水泥顶管和钢管顶管的脱空模型,开展探地雷达二维有限单元法正演模拟。研究结果表明:探地雷达对水泥顶管周围的脱空情况进行探测时,能取得很好的效果;探地雷达对钢制顶管周围的脱空情况进行探测时,由于雷达天线与管壁之间的多次反射信号强烈,对脱空的探测效果很差。因此,探地雷达对于水泥制的顶管脱空检测是可行的,而对于钢制顶管的脱空检测需要研究新的无损检测方法、研制新的设备,以便取得好的应用效果。     

探地雷达信号的EEMD时域分析方法

经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD)方法不能解决探地雷达信号的混频现象,文章提出了探地雷达信号时域集合经验模分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)分析方法。通过分析可知,EEMD方法可以克服EMD方法的模态混频现象。文中由时域有限差分(finite difference time domain,FDTD)方法正演出探地雷达模型的信号,利用EEMD方法分离探地雷达特征模量,并对不同的特征模量进行分析,将受到白噪声干扰的探地雷达正演信号通过EEMD方法去噪,结果表明去除干扰效果显著。     

超宽带探地雷达探测性能研究

研究了超宽带探地雷达的探测性能问题.在介质品质因子为常数的假设条件下,定义了超宽带信号的平均损耗,对超宽带探地雷达的探测深度和分辨率进行了定量研究,分别指出了其与百分带宽的关系,分析比较了具有相同带宽、不同百分带宽信号的探测深度.研究结果表明,超宽带探地雷达在探测深度及分辨率方面具有一定的优势,其应用将会越来越广泛.     

基于探地雷达的复垦土壤层次无损探测研究

耕地资源紧是中国面临的现实问题,土地复垦作为补充耕地的重要手段之一,复垦后耕地的表土层厚度直接影响工程质量,特别是薄表土地区覆土厚度检查是关键.传统的检验方法费时费力.针对上述问题,选择微波遥测仪器--探地雷达为工具进行了土层结构无损探测的室外模型实验.构建模型自下而上依次为原状土(40 cm)、粗砂(25 cm)、土(15 cm)和细砂130 cm),中心天线频率为500 MHz,测量方法为共剖面法.通过对雷达图像分析,各层介质探测差值小于5 cm,表明探地雷达能够有效探测土层结构,可以用于土地复垦工程土层厚度的验收工作;同时,尝试对实验的时间-振幅和频率-振幅进行分析,通过时间-振幅图可以看出,振幅在0.95、7.15、9.93、15.7和17.50 ns附近发生了5次明显变化,能够更加直观地解译雷达信号;通过频率-振幅图可以看出,在频率达到470.10 MHz时,振幅最大为1 821,电磁波最有效,可为探地雷达设备选择提供理论支持.     

探地雷达信号的反褶积研究

根据探地雷达信号基本子波的特点,设计了一种适宜于探地雷达信号的反褶积算法。该方法将基本子波转化为一个位于子波绝对最大值处的尖脉冲,反褶积后,子波被压缩在绝对值最大处,而不是在子波的开始。它可以有效地去除基本子波的拖尾,压缩基本子波的长度,提高信号的纵向分辨率和信噪比。通过对探地雷达实验数据和高速公路检测数据的计算,表明了该算法是一种非常有效的方法。     

钢筋对隧道无损质量检测的影响分析与探讨

针对隧道无损检测中二衬钢筋对背后空洞或钢支撑的在雷达图像中的影响进行了分析和探讨。首先,探地雷达无损检测技术具有快速、便捷、可靠性高、经济性高等优点。其次,探地雷达发射的为电磁波,而金属对电磁波具有屏蔽作用,因此隧道检测中二衬钢筋对隧道无损质量检测的具有干扰是无法回避的问题。针对探地雷达在隧道无损检测中的作用和存在的不足,浅述了探地雷达在隧道无损检测的原理、金属对电磁波的屏蔽作用、钢筋对探地雷达无损检测结果的影响、钢筋对钢支撑检测结果的影响,进而提出了可行性的处理方法。